قال ستيفن بابتسامة عريضة: “آمل أن تصنع ثقوبًا سوداء”.
خرجنا من مصعد الشحن الذي أخذنا تحت الأرض إلى الكهف المكون من خمسة طوابق والذي يضم تجربة أطلس في مختبر CERN ، المنظمة الأوروبية الأسطورية للأبحاث النووية بالقرب من جنيف. حرك المدير العام لـ CERN ، رولف هوير ، قدميه بشكل غير مريح. كان ذلك في عام 2009 ، وقد رفع أحدهم دعوى قضائية في الولايات المتحدة ، قلقًا من أن مصادم الهادرونات الكبير الذي تم تشييده حديثًا من قبل CERN ، المصادم LHC ، سينتج ثقوبًا سوداء أو شكلًا آخر من المواد الغريبة التي يمكن أن تدمر الأرض.
المصادم LHC عبارة عن مسرع جسيمات على شكل حلقة تم بناؤه أساسًا لإنشاء بوزونات هيغز ، الحلقة المفقودة – في ذلك الوقت – في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات. تم تشييده في نفق أسفل الحدود السويسرية الفرنسية ، ويبلغ محيطه الإجمالي 27 كيلومترًا (17 ميلًا تقريبًا) ، وهو يسرع البروتونات والبروتونات المضادة التي تعمل في عوارض مضادة للدوران في أنابيبها المفرغة الدائرية إلى 99.9999991٪ من سرعة الضوء. في ثلاثة مواقع على طول الحلقة ، يمكن توجيه حزم الجسيمات المتسارعة إلى تصادمات عالية الطاقة ، مما يعيد خلق ظروف مماثلة لتلك السائدة في الكون بعد جزء صغير من الثانية بعد الانفجار الكبير الساخن ، عندما كانت درجة الحرارة أكثر من 1. مليون مليار درجة. يتم التقاط مسارات رذاذ الجسيمات التي تم إنشاؤها في هذه الاصطدامات العنيفة من قبل ملايين المستشعرات المكدسة مثل كتل Lego الصغيرة لتكوين كاشفات عملاقة ، بما في ذلك كاشف ATLAS و Compact Muon Solenoid ، أو CMS.
وسرعان ما تم رفض الدعوى على أساس أن “الخوف التخميني من الأذى المستقبلي لا يشكل ضررًا في الواقع كافياً لمنح الصفة”. في تشرين الثاني (نوفمبر) من ذلك العام ، تم تشغيل LHC بنجاح – بعد انفجار في محاولة سابقة – وسرعان ما عثرت كاشفات ATLAS و CMS على آثار بوزونات هيغز في حطام تصادمات الجسيمات. لكن ، حتى الآن ، لم يصنع LHC ثقوبًا سوداء.
لماذا لم يكن من غير المعقول تمامًا أن يأمل ستيفن – وهوير أيضًا على ما أعتقد – في إمكانية إنتاج ثقوب سوداء في مصادم الهادرونات الكبير؟ عادة ما نفكر في الثقوب السوداء على أنها بقايا منهارة لنجوم ضخمة. هذا منظر محدود للغاية ، ومع ذلك ، يمكن لأي شيء أن يتحول إلى ثقب أسود إذا تم ضغطه في حجم صغير بدرجة كافية. حتى زوج واحد من البروتون والبروتون المضاد تسارع إلى ما يقرب من سرعة الضوء وتحطم معًا في مسرع جسيم قوي سيشكل ثقبًا أسود إذا ركز التصادم طاقة كافية في حجم صغير بما فيه الكفاية. سيكون ثقبًا أسودًا صغيرًا ، بالتأكيد ، له وجود عابر ، لأنه سيتبخر على الفور من خلال انبعاث إشعاع هوكينغ.
في الوقت نفسه ، إذا تحقق أمل ستيفن وهوير في إنتاج ثقوب سوداء ، فسيكون ذلك بمثابة إشارة إلى نهاية سعي علماء فيزياء الجسيمات منذ عقود لاستكشاف الطبيعة على مسافات أقصر عن طريق اصطدام الجسيمات بطاقات متزايدة باستمرار. تشبه مصادمات الجسيمات المجاهر ، ولكن يبدو أن الجاذبية تضع حدًا أساسيًا لدقتها ، لأنها تؤدي إلى تكوين ثقب أسود عندما نزيد الطاقة كثيرًا في محاولة لإلقاء نظرة خاطفة على حجم أصغر من أي وقت مضى.
قصص ذات الصلة:
– سيرة ستيفن هوكينج: نظريات وكتب واقتباسات
– ستيفن هوكينج: كل ما تحتاج لمعرفته حول الأطروحة التي “حطمت الإنترنت”
—يمكن أن يكون لمفارقة ستيفن هوكينج الشهيرة للثقب الأسود حلاً أخيرًا
عند هذه النقطة ، ستؤدي إضافة المزيد من الطاقة إلى إنتاج ثقب أسود أكبر بدلاً من زيادة قوة تضخيم المصادم. ومن الغريب ، إذن ، أن الثقوب السوداء والجاذبية تعكسان تمامًا التفكير المعتاد في الفيزياء بأن الطاقات الأعلى تسبر مسافات أقصر. لا يبدو أن نقطة النهاية لبناء مسرعات أكبر هي أصغر لبنة أساسية – الحلم النهائي لكل اختزالي – ولكنها تشكل زمكانًا منحنيًا عيانيًا ناشئًا. وبالعودة لمسافات قصيرة إلى مسافات طويلة ، فإن الجاذبية تسخر من الفكرة الراسخة بعمق بأن بنية الواقع المادي هي نظام أنيق من المقاييس المتداخلة التي يمكننا تقشيرها واحدًا تلو الآخر للوصول إلى أصغر مكون أساسي. يبدو أن الجاذبية – وبالتالي الزمكان نفسه – يمتلك عنصرًا مضادًا للاختزال.
إذن في أي مقياس مجهري تتحول فيزياء الجسيمات بدون الجاذبية إلى فيزياء الجسيمات بالجاذبية؟ (أو بعبارة أخرى ، كم سيكلف تحقيق حلم ستيفن بإنتاج الثقوب السوداء؟) هذا سؤال له علاقة بتوحيد جميع القوى ، موضوع هذا الفصل. إن البحث عن إطار موحد يشمل جميع القوانين الأساسية للطبيعة كان بالفعل حلم أينشتاين. إنه يؤثر بشكل مباشر على ما إذا كان علم الكون المتعدد لديه القدرة حقًا على تقديم منظور بديل لتصميم كوننا المشجع للحياة. فقط لفهم كيفية توافق جميع الجسيمات والقوى معًا بشكل متناغم يمكن أن يؤدي إلى مزيد من الرؤى في تفرد – أو عدم وجود – للقوانين الفيزيائية الأساسية ، ومن ثم على أي مستوى يمكن للمرء أن يتوقع اختلافها عبر الكون المتعدد.
مقتبس من من أصل الزمن. حقوق النشر © 2023 بواسطة Thomas Hertog.
تم النشر بواسطة Bantam ، بصمة Penguin Random House.
حول أصل الزمن: نظرية ستيفن هوكينغ النهائية – 22.49 دولارًا في Amazon
عمل عالم الكونيات الشهير توماس هيرتوغ جنبًا إلى جنب مع ستيفن هوكينج لسنوات عديدة. في هذا الكتاب ، يغوص في نظرية هوكينغ النهائية ويقدم لمحة عن نظريات أكبر قادمة.